por Ley de Boyle
Uno de los estados más importantes de la materia es el estado gaseoso o constante del gas. Aunque los gases son muy compresibles, la presión se distribuye uniformemente en todos los lados. Al no tener forma ni volumen, se adaptan a la forma del recipiente en el que se encuentran. Además, los gases son fácilmente miscibles, ya que la interacción entre las fuerzas intermoleculares es insignificante.
Unos cuantos conjuntos de leyes rigen los rasgos característicos de todos los gases. Estas leyes se basan en estudios experimentales sobre el patrón de comportamiento de los gases en diferentes condiciones como temperatura, presión y volumen. Esta discusión se centra en la constante de los gases y su valor.
La constante de los gases r se denota por R. Es una constante física expresada en términos de unidades de energía por aumento de temperatura por mol. También llamada constante molar de los gases o constante universal de los gases, la constante de los gases tiene un valor igual al de la constante de Boltzmann, pero ésta se expresa en términos del producto presión-volumen.
La ley de los gases ideales es una combinación de la ley de Charles, la ley de Boyle y la ley de Avogadro. Como cada gas tiene propiedades únicas, es un reto encajar todos los gases bajo estas tres leyes. Por lo tanto, se toma como muestra para el análisis un gas ideal que sigue las tres leyes y se une con la integridad estructural de todos los gases.
Constante de Boltzmann
La constante de los gases (también conocida como constante universal o de los gases ideales, normalmente denotada con el símbolo R) es una constante física que figura en un gran número de ecuaciones fundamentales de las ciencias físicas, como la ley de los gases ideales y la ecuación de Nernst. Es equivalente a la constante de Boltzmann, pero expresada en unidades de energía por kelvin por mol (en lugar de energía por kelvin por partícula).
La constante de Boltzmann kB (a menudo abreviada como k) puede utilizarse en lugar de la constante de los gases trabajando en número de partículas puras, N, en lugar de en número de moles, n, ya que R = NAkB, donde NA es el número de Avogadro. Por ejemplo, la ley del gas ideal en términos de la constante de Boltzmann es:
Es habitual representar la constante específica de los gases con el símbolo R. En estos casos, el contexto y/o las unidades de R deben dejar claro a qué constante de los gases se está haciendo referencia. Por ejemplo, la ecuación de la velocidad del sonido suele escribirse en términos de la constante específica de los gases.
Sin embargo, la USSA1976 reconoce que este valor no es coherente con los valores citados para la constante de Avogadro y la constante de Boltzmann[2]. Esta disparidad no supone una desviación significativa de la precisión, y la USSA1976 utiliza este valor de R para todos los cálculos de la atmósfera estándar. Al utilizar el valor ISO de R, la presión calculada aumenta sólo 0,62 pascales a 11.000 metros (el equivalente a una diferencia de sólo 0,174 metros – o 6,8 pulgadas) y un aumento de 0,292 pascales a 20.000 metros (el equivalente a una diferencia de sólo 0,338 metros – o 13,2 pulgadas).
Ley de los gases ideales
La constante de los gases ideales también se conoce como la constante molar de los gases, la constante de los gases o la constante universal de los gases. Esta constante se escribe como [math]R[/math], y es una constante de proporcionalidad (número constante que se multiplica en un lado de una relación proporcional para que sean iguales) para la ley del gas ideal. [1] La ley de los gases ideales es simplemente [math]PV=nRT[/math] donde [math]P[/math] es la presión, [math]V[/math] es el volumen, [math]n[/math] es el número de moles de gas, y [math]R[/math] es la constante de los gases ideales.[2]
Valor de la constante universal de los gases en diferentes unidades
Ar(Ar) es la masa atómica relativa del argón y Mu = 10-3 kg⋅mol-1. Sin embargo, tras la redefinición en 2019 de las unidades básicas del SI, R tiene ahora un valor exacto definido en términos de otras constantes físicas definidas con precisión.
Atmósfera estándar de los Estados Unidos La Atmósfera estándar de los Estados Unidos, 1976 (USSA1976) define la constante de gas R∗ como:[7][8] R∗ = 8,31432×103 N⋅m⋅kmol-1⋅K-1. Nótese el uso de unidades kilomolares que da lugar al factor de 1.000 en la constante. La USSA1976 reconoce que este valor no es coherente con los valores citados para la constante de Avogadro y la constante de Boltzmann[8] Esta disparidad no supone una desviación significativa de la precisión, y la USSA1976 utiliza este valor de R∗ para todos los cálculos de la atmósfera estándar. Al utilizar el valor ISO de R, la presión calculada aumenta sólo 0,62 pascales a 11 kilómetros (el equivalente a una diferencia de sólo 17,4 centímetros o 6,8 pulgadas) y un aumento de 0,292 Pa a 20 km (el equivalente a una diferencia de sólo 33,8 cm o 13,2 pulgadas). También hay que tener en cuenta que esto fue mucho antes de la redefinición del SI de 2019, que dio a la constante un valor exacto.
